三相逆变器建模与控制方法研究毕业论文.doc

三相逆变器建模与控制方法研究毕业论文 目 录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 逆变器的定义分类及主要技术指标 2 1.3 逆变器的发展与现状 4 1.4 PWM控制简介 5 1.5 逆变器建模简介及意义 8 1.6 本课题的选题意义和研究内容 8 第2章 主电路的工作原理及数学模型 10 2.1 三相逆变器结构及原理 11 2.2三相逆变器在坐标系下的数学模型 12 2.3 三相逆变器在坐标系下的数学模型 16 2.4 坐标系下的前馈解耦控制策略 17 2.5 本章小结 21 第3章 控制策略的研究 22 3.1 电流内环的设计 24 3.2 电压外环的设计 25 3.3 主电路参数设计 26 3.3.1 直流侧电压的选择 26 3.3.2 交流侧电感电容的选择 26 3.4 本章小结 27 第4章 仿真模型的建立与结果 28 4.1 MATLAB的应用 28 4.1.1 MATLAB的简介 28 4.1.2 MATLAB的发展 28 4.2MATLAB仿真 30 4.2.1 开环仿真 30 4.2.2 闭环仿真 32 4.3 本章小结 34 结论 35 参考文献 36 致谢 37 附录1 38 附录2 43 附录3 47 附录4 56 第1章 绪论 1.1 课题背景 逆变器，是指整流器(又称顺变器)的逆向变换器，其作用是通过半导体功率开关器件(如SCR，GTO，GTR，IGBT和功率MOSFET等)的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能的一种电力电子变换器。 逆变器的应用将越来越重要。2l世纪是能源开发、资源利用与环境保护互相协调发展的世纪，能源的优化利用与清洁能源的开发，是能源资源与环境可持续发展战略的重要组成部分。具有世界三大能源之称的石油、天然气和煤等化石燃料将逐渐被耗尽，氢能源与再生能源将逐渐取代化石燃料而成为人类使用的主体能源，这种能源的变迁将迫使发电方式产生一次大变革，使用氢能源与再生能源的高效低污染燃料发电方式，将成为主体发电方式，因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着广泛的应用前景。逆变电源的技术追求和发展趋势可以概括以下几个方面。1．高频化。逆变电源的体积、重量主要是由储能元件决定，因此逆变电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20KHz，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5～10%，其主要材料可以节约90%甚至更高，还可以节电30%以上。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，逆变电源的体积、重量也将会越来越小。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能。因此，高频化是逆变电源的主要发展方向。 2低噪声。逆变器的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以，尽可能地降低噪声影响是逆变电源的又一发展方向。 3模块化。模块化有两方面的含义，包括功率器件的模块化和电源单元的模块化。常见的器件模块，含有一单元、两单元甚至六单元直至七单元。随着电源技术的发展，开关器件的驱动保护电路也集成到功率模块中去，构成了智能化功率模块，不但缩小了整机的体积，而且也方便了整机的设计制造。 4数字化。现在数字式信号，数字电路越来越重要，数字信号处理技术也日趋完善，显示出越来越多的优点，如便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、提高系统抗干扰能力等，同时也为电源的并联技术发展提供了方便。 5高可靠性。可靠性是所有电力电子装置的生命线。我们知道，在一个系统中，元件数量越少，可靠性越高。所以，在设计电源时，尽可能使用较少的元件，提高系统的集成度。这样就解决了电路复杂、可靠性差的问题，同时也简化了电路，使系统的可靠性得到了提高。 6绿色化。随着各种政策法规的出台，对无污染电源的呼声越来越高。为了使电源系统绿色化，电源应加装高效滤波器，还应在电网输入端采用功率因数校正技术和软开关技术。节电也是绿色电源一个很重要的因素，因为发电是造成环境污染的重要原因，而节电就意味着发电容量的节约。 由此可以看出研究逆变技术对科技发展和社会进步都有着很重要的作用，所以逆变技术的研究已经成为了全世界的热点。 1.2 逆变器的定义分类及主要技术指标 电能变换的类型有四种: DC-DC变换器它是将一种电流电能变换为另一种电流电能的变换器； DC-AC变换器它是将直流电能变换为交流电能的变换器，通常被称为逆变器； 3AC-AC变器它是将一种交流电能变换成为另外一种交流电能的变流器； 4AC-DC变器它是将交流电能变换为直流电能的变化器，通常被称为整流器。